一种压气机实验平台及其喘振和深度失速的退出方法技术

本公开涉及一种压气机实验平台及其喘振和深度失速的退出方法。压气机实验平台包括：压气机机匣，内壁面设有多排静叶；压气机轮毂，设置于压气机机匣的内部，且外壁面设有多排动叶，相邻排的上游静叶和下游动叶构成一级压气机级；背压阀门，控制压气机实验平台的出口的开闭；和引气组件，进喘瞬间从每一级压气机级的出口进行引气抽吸。引气组件包括：多排引气孔，开设于压气机机匣的内壁面，并分别位于每一级压气机级的出口；引气控制阀，设置于引气孔的流道路径上，控制引气孔的流道开闭；和抽吸装置，设置于引气孔的出口，受控地从引气孔向外界大气主动抽吸气体。本公开实施例能有效解决压气机实验平台中出现的反复“进喘

【技术实现步骤摘要】
一种压气机实验平台及其喘振和深度失速的退出方法


[0001]本公开涉及航空发动机实验领域，尤其涉及一种压气机实验平台及其喘振和深度失速的退出方法。

技术介绍

[0002]喘振是压气机在某一转速下，总压比升高到一定程度时，由于压气机叶片叶背分离流动导致流场急剧恶化，出现气流在压气机轴线方向上低频率、高振幅的气流震荡现象。失速则是压气机由于负荷过高而出现的流场不稳定现象，通常伴有随动叶旋转的低能失速气流团。
[0003]压气机的喘振会对压气机乃至发动机造成重大危害，因此发动机处于服役期间，其运行工况将被严格地限制在发动机正常运行包线内，不允许压气机发生喘振。而为了准确获得压气机的喘振边界，在发动机设计阶段，就需要在一系列转速下，通过增大压气机总压比，使发动机进入喘振状态，从而获取压气机在各个转速下的喘振边界。
[0004]但是由于喘振的瞬间能量巨大，对压气机危害巨大，因此试验时喘振状态的持续时间不能过长，通常压气机试验退喘时间要求不大于0.5秒。因此及时有效的退喘措施至关重要。
[0005]然而针对高转速大工况下的喘振，目前的压气机实验平台的退喘装置及方法通常只能使压气机单次短暂地退出喘振状态，且退出喘振状态后仍伴有深度失速现象，进而容易在外界极微小的机械扰动下，触发压气机的二次进喘，使压气机出现反复“进喘-退喘-进喘”的现象，给压气机实验件及实验平台带来不可逆的伤害。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本公开实施例提供一种压气机实验平台及其喘振和深度失速的退出方法，能够有效解决压气机实验平台中出现的反复“进喘-退喘-进喘”问题，保护压气机实验件及实验平台的结构完好。
[0007]在本公开的一个方面，提供一种压气机实验平台，包括：压气机机匣，呈圆筒状，且内壁面设有多排静叶；压气机轮毂，呈圆筒状，可旋转地同轴设置于所述压气机机匣的内部，且外壁面设有多排动叶，相邻排的位于上游的所述静叶和位于下游的所述动叶构成一级压气机级；背压阀门，设置于所述压气机实验平台的出口，用于控制所述压气机实验平台的出口的开闭；以及引气组件，被配置为在压气机的进喘瞬间，从每一级所述压气机级的出口进行引气抽吸；其中，所述引气组件包括：多排引气孔，开设于所述压气机机匣的内壁面，每排引气孔一对一地位于每一级所述压气机级的出口截面，以使每一级所述压气机级的出口分别与外界大气连通；
引气控制阀，设置于所述引气孔的流道路径上，用于控制所述引气孔的流道开闭，其中，每一级所述压气机级对应的引气控制阀被配置为在正常试验过程中保持全关，以及在所述背压阀门处于打开状态的基础上，当压气机处于进喘瞬间时全部打开；以及抽吸装置，设置于所述引气孔的出口，能够受控地从所述引气孔向外界大气主动抽吸气体。
[0008]在一些实施例中，每排所述引气孔的数量为2~4个。
[0009]在一些实施例中，所述引气孔在所述压气机机匣的内壁面上的截面呈圆形，且所述引气孔的孔径介于相邻的上游动叶的叶尖弦长的0.1~0.2倍。
[0010]在一些实施例中，每排所述引气孔中心距相邻的上游动叶的叶尖尾缘的距离不超过相邻的上游动叶的叶尖弦长的0.2倍。
[0011]在一些实施例中，每排所述引气孔的后缘均位于相邻的下游静叶的前缘的上游方向。
[0012]在一些实施例中，所述引气控制阀在所述引气孔的流道路径上的设置位置靠近所述压气机机匣的内壁面。
[0013]在本公开的另一个方面，提供了一种压气机实验平台的喘振和深度失速的退出方法，包括以下步骤：在压气机的进喘瞬间，打开背压阀门，以开启所述压气机实验平台的出口；同时开启引气组件中的引气控制阀，使每一级压气机级的出口通过对应的引气孔连通外界大气；以及控制抽吸装置从所述引气孔向外界大气主动抽吸气体。
[0014]在一些实施例中，控制抽吸装置从所述引气孔向外界大气主动抽吸气体的步骤包括：在开启引气组件中的引气控制阀的同时，判断喘振和深度失速的强度，并根据喘振和深度失速的强度控制抽吸装置，以使所述抽吸装置以合适的流量从所述引气孔向外界大气主动抽吸气体。
[0015]因此，根据本公开实施例，能够有效解决压气机实验平台中出现的反复“进喘-退喘-进喘”问题，保护压气机实验件及实验平台的结构完好。
附图说明
[0016]构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
[0017]参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：图1是根据本公开一些实施例的压气机实验平台进行喘振边界测量实验的压比-流量示意图；图2是根据本公开一些实施例的压气机实验平台退出喘振和深度失速时的压气机级的压比-流量示意图；图3是根据本公开一些实施例的压气机实验平台的引气组件局部的结构示意图。
[0018]图中：1，压气机机匣；2，静叶；3，压气机轮毂；4，动叶；5，引气组件；51，引气孔；52，引气控制
进喘”问题，并避免采用紧急降转措施所引气的压气机实验件及实验平台的机械性二次伤害，在本公开的一个方面，提供一种压气机实验平台，包括：压气机机匣1，呈圆筒状，且内壁面设有多排静叶2；以及压气机轮毂3，呈圆筒状，可旋转地同轴设置于压气机机匣1的内部，且外壁面设有多排动叶4；其中，相邻排的位于上游的静叶2和位于下游的动叶4构成一级压气机级，压气机实验平台还包括：引气组件5，被配置为在压气机的进喘瞬间，从每一级压气机级的出口进行引气抽吸。
[0029]上述压气机机匣1及其上设置的多排静叶2共同构成了压气机的静子部分，而压气机轮毂3及其上设置的多排动叶4则共同构成了压气机的转子部分。在压气机实验平台的工作过程中，其转子部分可由电机或涡轮驱动的转轴所带动，进而通过旋转运动使流经自身的气体工质加速加压；而其静子部分则相对于地面静止，旨在调整气体工质的运动方向，使之适应于下游的相邻动叶4的攻角要求。
[0030]每一级压气机级都由沿周向分布的一排静叶2和一排动叶4组成，静叶2的设置使得沿轴向流动的气体工质的流向被调整至适应于旋转的动叶4，而流经旋转的动叶4后的气体工质的流向重新回归轴向，并进入下一级的压气机级，由此，以静叶2-动叶4为一个单元的压气机级沿轴向循环设置，就构成多级轴流压气机。
[0031]本公开针对这一环境下的喘振问题，尤其是高转速大工况状态下的喘振问题，在每一级压气机级的出口截面设置引气组件5，将每一级压气机级的转子出口的叶尖喘振或深度失速的低能流体团抽吸走，以改善压气机流场的流动品质。
[0032]现有技术中的退喘方案，通过打开压气机出口的背压阀门，实现在压气机出口的引气抽吸，或是在压气机中特定的若干个压气机级的出口引气抽吸，能够使压气机整体退喘。然而未被抽吸引气的压气机级依旧停留在与喘振状态相同的气动环境下，伴有随转子旋转的低能失速团，因此容易受微小的机械或气动扰动，例如机体的振动或压气机进口工况的微小变化，而重新触发压气机的二次进喘。
[0033]而本申请在每级压气机级的出口截面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压气机实验平台，其特征在于，包括：压气机机匣（1），呈圆筒状，且内壁面设有多排静叶（2）；压气机轮毂（3），呈圆筒状，可旋转地同轴设置于所述压气机机匣（1）的内部，且外壁面设有多排动叶（4），相邻排的位于上游的所述静叶（2）和位于下游的所述动叶（4）构成一级压气机级；背压阀门，设置于所述压气机实验平台的出口，用于控制所述压气机实验平台的出口的开闭；以及引气组件（5），被配置为在压气机的进喘瞬间，从每一级所述压气机级的出口进行引气抽吸；其中，所述引气组件（5）包括：多排引气孔（51），开设于所述压气机机匣（1）的内壁面，每排引气孔（51）一对一地位于每一级所述压气机级的出口截面，以使每一级所述压气机级的出口分别与外界大气连通；引气控制阀（52），设置于所述引气孔（51）的流道路径上，用于控制所述引气孔（51）的流道开闭，其中，每一级所述压气机级对应的引气控制阀（52）被配置为在正常试验过程中保持全关，以及在所述背压阀门处于打开状态的基础上，当压气机处于进喘瞬间时全部打开；以及抽吸装置，设置于所述引气孔（51）的出口，能够受控地从所述引气孔（51）向外界大气主动抽吸气体。2.根据权利要求1所述的压气机实验平台，其特征在于，每排所述引气孔（51）的数量为2~4个。3.根据权利要求1所述的压气机实验平台，其特征在于，所述引气孔（51）在所述压气机机匣（1）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹传军，姜逸轩，尹泽勇，李继保，吴帆，翟志龙，王进春，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：